鋁基碳化硅復(fù)合材料——極端環(huán)境下的材料解決方案
鋁基碳化硅復(fù)合材料在高端制造和工藝領(lǐng)域中越來越受到重視。這種由鋁、碳、硅等多種材料復(fù)合而成的新型材料，正逐漸成為應(yīng)對(duì)極端工作環(huán)境的理想選擇。
這種材料的制備，通常通過精密的化學(xué)反應(yīng)或物理方法來實(shí)現(xiàn)。在這一過程中，碳化硅的作用不可忽視。碳化硅的硬度極高，它的加入顯著增強(qiáng)了復(fù)合材料的硬度，使得最終產(chǎn)品能夠抵御更為嚴(yán)峻的物理沖擊。同時(shí)，碳化硅還具有出色的抗腐蝕性和耐高溫性能，這讓鋁基碳化硅復(fù)合材料在高溫、高壓的極端工作環(huán)境下依然能夠保持穩(wěn)定。
而鋁的加入，則為復(fù)合材料帶來了更好的韌性和強(qiáng)度。金屬鋁本身具有良好的延展性和強(qiáng)度，將其融入復(fù)合材料中，能夠有效提升整體材料的耐用性。這種韌性和強(qiáng)度的提升，意味著鋁基碳化硅復(fù)合材料在承受復(fù)雜應(yīng)力時(shí)能夠有更好的表現(xiàn)，延長了產(chǎn)品的使用壽命。
除了基礎(chǔ)的鋁和碳化硅之外，科學(xué)家還會(huì)根據(jù)特定需求，向復(fù)合材料中添加如氧化鋁、氧化鋯等其他元素。這些添加劑能夠進(jìn)一步細(xì)化材料的微觀結(jié)構(gòu)，提升其綜合性能。例如，氧化鋁的加入可以增強(qiáng)材料的耐磨性，而氧化鋯則可以提高材料的抗熱震性能。
與合成材料相比，鋁基碳化硅復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)在于其組成的多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。合成材料雖然化學(xué)成分單一，制備過程相對(duì)簡單，但這也限制了其性能的多樣性和可調(diào)整性。相反，鋁基碳化硅復(fù)合材料通過結(jié)合多種材料，能夠在保持各組分優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，通過相互之間的協(xié)同作用，達(dá)到單一材料無法實(shí)現(xiàn)的綜合性能。
在加工過程中，鋁基碳化硅復(fù)合材料需要經(jīng)過特殊的壓制和燒結(jié)工藝。這些步驟對(duì)于確保材料的致密性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過精確控制溫度、壓力和時(shí)間等參數(shù)，可以制造出性能卓越、穩(wěn)定性高的復(fù)合材料。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長，同時(shí)也催生了市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵(lì)半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國半導(dǎo)體材料國產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模逐年增長，從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來臨，汽車電動(dòng)化進(jìn)程拉動(dòng)IGBT規(guī)模增長。得益于對(duì)清潔能源高速增長的需求，IGBT市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長，IGBT市場(chǎng)在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場(chǎng)規(guī)模的重要增量，2020年市場(chǎng)規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場(chǎng)規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，中國大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國、中國臺(tái)灣向中國大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長將持續(xù)帶動(dòng)半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
